KR100433998B1 - 회전전기의 고정자 및 고정자철심 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투스(tooth)선단면의 불일치의 발생을 억제할 수 있는 회전전기의 고정자 및 고정자철심 및 그 제조방법을 얻는다.

고정자철심(21)은 4개의 원호상의 분할층철심(22)을 접합하고, 접합부(31)의 외주면 및 내주면을 용접하여 원통상으로 제작되어 있다.

각 분할층철심(22)은 자성박판을 적층하여 된 직방체의 적층체를 원호상으로 구부려 제작되어 있다. 그리고, 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(26)는 적층체의 외주면을 3분할하는 위치에서 적용되며, 제 1 내주측 및 외주측 자성박판 연결용접부(27,25)는 적층체의 단부근방에서 내주면 및 외주면에 적용되어 있다.

Description

회전전기의 고정자 및 고정자철심 및 그 제조방법{STATOR AND STATOR CORE FOR A DYNAMOELECTRIC MACHINE AND A METHOD FOR MANUFACTURE THEREOF}

본 발명은 차량용 교류발전기 등의 회전전기에 적용되는 고정자 및 고정자철심 및 그의 제조방법에 관한 것이며, 특히 고정자철심구조에 관한 것이다.

차량용 교류발전기 등의 회전전기에서는 소형화ㆍ고출력화가 요망되어 있다. 그리고, 고정자의 자기회로 내에 수용되는 전기도체의 점적율을 높이며, 또한 고정자권선의 코일단부(고정자철심의 단면에 구성되는 고정자권선의 크로스오버부)의 정열화 및 고밀도화를 도모하고, 소형화ㆍ고출력화를 실련하고자 하는 여러 제안이 되고 있다. 또, 고정자철심에는 철손을 억제하기 위해, 통상 0.3 ~ 1.0㎜정도의 자성박판을 적층하여 제작되어 있다.

도 16은 종래의 차량용 교류발전기의 고정자를 나타내는 사시도, 도 17은 종래의 차량용 교류발전기의 고정자에 적용되는 고정자권선을 제조하는 방법을 설명하는 도, 도 18은 종래의 차량용 교류발전기의 고정자에 적용되는 고정자철심을 구성하는 적층체를 나타내는 사시도, 도 19는 종래의 차량용 교류발전기의 고정자에 적용되는 고정자철심을 나타내는 사시도, 도 20은 종래의 차량용 교류발전기의 고정자에서의 고정자권선을 고정자철심에 실장하는 방법을 설명하는 공정 단면도이다.

여기서, 종래의 고정자의 제조방법에 대하여 도 17 내지 도 20을 참조하면서 설명한다.

먼저, 도 17에 나타난 것 같이 절연피복된 1개의 도체선(1)을 소정회 감아서 환상권선유닛(2)을 제작하고, 그 권선유닛(2)을 서로 인접된 슬롯수용부(3a)의 단부를 연결부(3b)에 의해 내주측 및 외주측에서 번갈아 연결하는 성형으로 성형하여 성형권선유닛(3)을 제작한다.

다음, 도면 생략되었으나 자성재료로 된 대상체(strip-shaped body)를 프레스성형하여 소정 길이의 자성박판을 제작한다. 그 자성박판에는 투스(tooth)가 장수방향으로 소정 피치(pitch)로 복수형성되어 있다. 그리고, 양단의 투스는 2분할된 형상으로 형성되어 있다.

이와 같이 제작된 자성박판(4)이 투스를 중첩하도록 소정매 적층되고, 적층된 자성박판(4)의 외주면의 소정위치가 용접되어 일체화되며, 도 18에 나타난 것 같이 적층체(5)를 제작한다. 그 자성박판 연결용접부(6)는 적층체(5)의 길이방향을 예를 들면 4분할하는 위치(3개소)에 적층체(5)의 폭 전역에 걸쳐서 형성되어 있다. 그리고, 슬롯(5a)이 서로 인접된 투스(5b)에 의해 형성되어 있다.

다음, 적층체(5)가 슬롯(5a)의 개구를 내주측으로 향하여 환상으로 만곡되어 적층철심(7)을 얻는다. 그 환상의 적층철심(7)의 양단이 접합되고, 그 접합부(7a)의 외주면이 용접되어서 도 19에 나타난 것 같이 원통상의 고정자철심(8)이 얻어진다. 그 철심연결용접부(10)는 고정자철심(8)의 외주면에 축방향의 전역에 걸쳐서 형성되어 있다. 그 고정자철심에서는 1개의 철심연결용접부(10)와, 3개의 자성박판 용접부(6)가 외주면에 등각피치로 형성되어 있다.

그리고 서로 인접된 투스(8b)에 의해 형성된 슬롯(8a)이 슬롯홈방향을 축방향으로 하고, 또한 슬롯개구를 내주측으로 향하여 주방향에 등각피치로 배열되어 형성되어 있다.

다음, 슬롯수용부(3a)를 주방향으로 3슬롯분 이동하여 2개의 성형권선유닛(3)을 적층한다. 이와 같이 적층된 2개의 성형권선유닛(3)을 도 20의 (a)에 나타낸 것 같이 권선유닛 삽입기에 설정한다. 여기서, 고정자철심(8)은 철심홀더(11) 및 코일홀더(12)에 지지되고, 축방향으로 뻗은 블레이드(13)가 3슬롯마다의 슬롯(8a)의 개구부를 개구하도록 고정자철심(8)의 내주면에 놓여져 있다. 그리고, 적층된 2개의 성형권선유닛(3)은 각 슬롯수용부(3a)가 축방향에 관하여 3슬롯마다의 슬롯(8a)에 적층되어, 고정자철심(8)의 하단측에 배치되어 있다. 여기서 철심홀더(11), 코일홀더(12), 블레이드(13) 및 스토퍼(14) 등으로 권선유닛 삽입기가 구성되어 있다.

다음, 구동수단(도면생략)에 의해 스토퍼(14)를 도 20의 (b)에서 상방향으로 이동시키면, 내주측의 연결부(3b)가 스토퍼(14)의 경사면(14a)을 미끄러져 외주측으로 이동되어, 드디어 블레이드(13)의 외주면에 맞붙는다. 스토퍼(14)가 다시 상방으로 이동하면 도 20의 (b),(c)에 나타난 것 같이 내주측의 연결부(3b)가 블레이드(13)의 외주면을 따라서 상방으로 이동하고, 슬롯수용부(3a)가 서서히 경사하면서 상방으로 이동한다. 이에 따라, 슬롯수용부(3a)가 블레이드(13)에 안내되어 슬롯(8a)의 개구부에서 서서히 슬롯(8a) 내에 수용된다. 이때, 외주측의 연결부(3b)는 코일홀더(12)에 안내되어 내주측에, 또한 상방으로 이동된다. 그리고, 스토퍼(14)가 블레이드(13)의 선단측까지 이동하면 도 20의 (d)에 나타난 것 같이내주측의 연결부(3b)가 블레이드 (13)의 원호상의 외주면을 따라서 고정자철심(8)의 상단측으로 보내지고, 슬롯수용부(3a)가 완전히 슬롯(8a) 내에 보내진다. 그 제 1의 성형권선유닛 장착공정에 의해, 2개의 성형권선유닛(3)이 3슬롯마다의 슬롯(8a)에 권장된다.

다음, 스토퍼(14)를 하강시키고 블레이드(13)를 주방향으로 1슬롯분 회전시킨다. 이것에 의해, 블레이드(13)가 성형권선유닛(3)의 장착이 않되어 있는 3슬롯마다의 슬롯(8a)의 개구부를 개구하도록 고정자철심(8)의 내주면에 놓여져 있다. 그리고, 상기와 같이 적층된 2개의 성형권선유닛(3)은 각 슬롯수용부(3a)가 축방향에 관하여 3슬롯마다의 슬롯(8a)에 적층되어, 내주측의 연결부(3b)가 스토퍼(14)의 경사면(14a)상에 위치하도록 고정자철심(8)의 하단측에 배치된다. 그리고, 스토퍼(14)를 상승시켜서 상기의 제 1의 성형권선유닛 장착공정과 동일하게 슬롯수용부(3a)가 슬롯(8a) 내에 보내진다. 그 제 2의 성형권선유닛 장착공정에 의해 다음 2개의 성형권선유닛(3)이 3슬롯마다의 슬롯(8a)에 권장된다. 마찬가지로, 제 3의 성형권선유닛 장착공정을 행하며, 남은 2개의 성형권선유닛(3)이 3슬롯마다의 슬롯(8a)에 권장된다.

이와 같이 하여, 6개의 성형권선유닛(3)이 장착된 후, 코일단부의 정형처리가 행하여 져서 도 16에 나타난 것 같이 고정자권선(9)을 고정자철심(8)에 권장하여 된 고정자가 제작된다. 그리고, 3슬롯마다의 슬롯(8a)에 권장된 2개의 성형권선유닛(3)으로 된 분산파감기(distributed wave winding)권선이 1상분의 권선을 구성하고 있다. 즉, 고정자권선(9)은 각상의 권선을 분산파감기권선으로 하는 3상권선으로 구성되어 있다.

이와 같이 종래의 고정자(15)는 원통상의 고정자철심에 고정자권선(9)(성형권선유닛 3)을 권장하여 제작하여 있으므로, 고정자권선(9)의 권장작업이 번잡하게 되어, 고정자(15)의 생산성이 악화하게 되는 문제점이 있다.

그러므로 고정자의 생산성을 향상시키기 위해, 도 21에 나타난 것 같이 도체선(1)을 파상으로 감어 평판상의 권선유닛(16)을 제작하고, 그 권선유닛(16)을 직방체의 적층체(5)에 장착한 후, 권선유닛(16)과 함께 적층체(5)를 환상으로 구부려 고정자를 제작하는 방법이 예를 들면 일본국 특개평 9-103052호 공보에 제안되어 있다.

종래의 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자(15)에서는 이상 설명한 것 같이, 소정수의 자성박판(4)을 적층한 입방체(5)를 제작하고, 그 적층체(5)를 환상으로 구부려 적층철심(7)을 제작하여 그 적층철심(7)의 주방향의 양단을 접합하고 용접하여 고정자철심(8)을 제작한다.

그 다음, 적층체(5)를 환상으로 구부려서 가공한 경우의 응력이 각 자성박판(4)의 길이방향의 양단측을 주방향으로 변경되도록 작용한다. 그러나, 종래의 고정자(15)에서는 자성박판 연결용접부(6)가 적층체(5)의 외주면(반 투스측의 면)에 적층체(5)의 길이방향을 예를 들면 4분할하는 위치(3개소)에 적층체(5)의 폭 전역에 걸쳐서 형성되어 있으므로, 적층체(5)의 길이방향의 양단측에서의자성박판(4)의 연결이 되어 있지 않으며, 적층철심(7)의 주방향의 양단측의 투스선단면이 도 22 및 도 23에 나타난 것 같이 불일치로 되어 버리는 문제점이 있었다. 그리고, 투스선단면의 불일치는 고정자철심(15)의 축방향의 외측에는 발생하기 쉽다.

그러므로, 이와 같이 제작된 고정자철심(8)에 고정자권선(9)을 권장 할 때에, 도체선(1)의 절연피막이 투스선단면의 불일치에 의해 손상되어서 도체선(1)끼리가 단락하거나, 도체선(1)과 고정자철심(8)간이 단락하여 절연성이 악화되는 과제가 있었다.

또, 고정자철심(8)의 내측면에 용접이 실시되어 있지 않으므로 고정자권선(9)을 권장하는 경우, 특히 투스(tooth)선단면의 불일치발생부위에서 투스선단측의 말아올림이 발생하기 쉽다. 그 투스선단측의 말아올림은 고정자권선(9)의 권장시에 도체선(1)의 절연피막을 손상시킴과 동시에, 권장후에 도체선(1)의 절연피막을 손상시키게 되어 도체선(1)끼리가 단락하던가, 도체선(1)과 고정자철심(8)간이 단락하여 절연성이 악화되어 버리는 문제점이 있었다.

또, 개선책으로서의 고정자에서는 평판상의 권선유닛(16)을 적층체(5)에 장착한 후, 적층체(5)를 환상으로 구부러져 있으므로 고정자권선(9)을 권장하는 경우에 발생하여 오던 투스(tooth)선단측의 말아올림을 방지할 수가 있었을 지라도, 적층체(5)의 굽힘가공시에 투스선단면의 불일치가 발생함으로써, 권선유닛(16)의 도체선(1)이 손상되어 도체선끼리가 단락하던가, 도체선(1)과 고정자철심(8)간이 단락되어 절연성이 악화되어 버리는 과제가 있었다.

이와 같은 절연성이 악화하는 경향은 회전전기의 소형화, 고출력화에 의한 전기도체의 점유율을 향상시킬수록, 또 코일단부의 고밀도화를 높일수록 현저하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 적층체의 외주면의 적층체의 길이방향을 복수로 분할하는 위치에 적용되는 자성박판 연결용접부에 추가하여, 적층체의 주방향의 양단측의 외주면 및 내주면에 자성박판 연결용접부를 적용함으로써, 적층체의 굽힘가공시의 적층체 양단측의 투스선단면의 불일치의 발생을 억제한 회전기기의 고정자철심 및 그 제작방법을 얻는 것을 목적으로 한다.

또, 투스선단면의 불일치에 기인하는 절연성의 악화를 억제할 수가 있는 회전전기의 고정자를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 길이방향과 직교하도록 연장설치된 투스가 길이방향으로 소정의 간극을 가지고 복수형성된 대상자성박판을 복수매 적층하여 된 입방체의 적층체를 굽힘형성한 최소한 1개의 적층철심을 접합하여 원통상으로 형성되고, 인접한 상기의 투스에 의해 형성되는 슬롯이 슬롯홈방향을 축방향으로 하고, 또 슬롯개구를 내주측에 향하여 주방향으로 복수형성되어 있는 회전전기의 고정자철심에 있어서, 상기 적층철심의 접합부를 접합일체화 하는 내주측 및 외주측 철심연결용접부는, 상기 적층철심의 주방향 양단부의 내주면 및 외주면에 상기 내주측 및 외주측 철심연결용접부에 근접하여 상기 축방향으로 연장되도록 형성되고, 또한 적층된 상기 자성박판을 접합일체화 하는 제 2 외주측 자성박판 연결용접부는 상기 적층철심의 외주면에 축방향으로 연장하도록 형성되어 있는 것이다.

또, 상기 제 1 내주측 및 외주측 자성박판 연결용접부 및 상기 제 2 외주측 자성박판 연결용접부의 용접깊이는 축방향에 관하여 다르게 되어 있는 것이다.

또, 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부는 상기 투스의 선단의 내주면에 형성되어 있는 것이다.

또, 상기 적층철심의 접합부는 상기 투스의 주방향 중앙부에 위치하며, 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부가 상기 내주측 철심연결용접부를 사이에 두고 그 접합부를 구성하는 상기 투스에 형성되어 있는 것이다.

또, 적층된 상기 자성박판을 접합일체화하는 제 2 외주측 자성박판 연결용접부는 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부가 형성된 상기 투스를 제외한 모든 상기 투스의 선단의 내주면에 축방향으로 연장되도록 형성되어 있는 것이다.

또, 상기 제 2 내주측 자성박판 연결용접부의 용접깊이는 축방향에 관하여 다르게 되어 있는 것이다.

또, 상기 제 1 및 제 2 외주측 자성박판 연결용접부는 상기 투스의 경방외측에 위치하여 있는 것이다.

본 발명은 인접한 투스에 의해 구성된 슬롯이 슬롯홈방향을 축방향으로 하며, 또한 슬롯개구를 내주측에 향하여 주방향으로 복수형성된 원통상의 고정자철심과, 상기 고정자철심에 권장된 고정자권선을 구비한 회전전기의 고정자에 있어서, 상기 고정자철심은 길이방향으로 직교하도록 연장설치된 투스가 길이방향으로 소정의 간극을 가지고 복수형성된 대상자성박판을 복수매 적층하여 된 입방체의 적층체를 환상으로 구부려 형성한 적층철심의 주방향양측면을 접합하여 원통상으로 형성되어 있으며, 상기 적층철심의 접합부를 접합일체화하는 내주측 및 외주측 철심연결용접부는 상기 적층철심의 접합부의 내주측 및 외주측에 축방향으로 연장되도록 형성되며, 적층된 상기 자성박판을 접합일체화하는 제 1 내주측 및 제 1 외주측 자성박판 연결용접부는 상기 적층철심의 주방향 양단부의 내주면 및 외주면에 상기 내주측 및 외주측 철심연결용접부에 근접하여 상기 축방향으로 연장되도록 형성되고, 또한 적층된 상기 자성박판을 접합일체화하는 제 2 외주측 자성박판 용접부는 상기 적층철심의 외주면에 축방향으로 연장되도록 형성되어 있는 것이다.

또, 상기 제 1 내주측 및 외주측 자성박판 연결용접부 및 상기 제 2 외주측 자성박판 연결용접부의 용접깊이는 축방향에 관하여 다르게 되어 있는 것이다.

또, 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부는 상기 투스의 선단의 내주면에 형성되어 있는 것이다.

또, 상기 적층철심의 접합부는 상기 투스의 주방향 중앙부에 위치하고, 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부는 상기 내주측 철심연결용접부를 사이에 두고 그 접합부를 구성하는 상기 투스에 형성되어 있는 것이다.

또, 적층된 상기 자성박판을 접합일체화하는 제 2 외주측 자성박판 연결용접부는 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부가 형성된 상기 투스를 제외한 모든 상기 투스의 선단의 내주면에 축방향으로 연장하도록 형성된 것이다.

또, 상기 제 2 외주측 자성박판 연결용접의 용접깊이는 축방향에 관하여 다르게 되어 있는 것이다.

또, 상기 제 1 및 제 2 외주측 자성박판 연결용접부는 상기 투스의 경방향외측에 위치하여 있는 것이다.

또, 상기 입방체의 적층체는 상기 고정자권선을 상기 슬롯에 장착한 상태에서 환상으로 구부려 형성한 것이다.

또, 상기 고정자권선은 도체선을 소정 슬롯마다 상기 슬롯 내의 슬롯깊이방향으로 내층과 외층을 번갈아 되도록 권장한 것이다.

또, 본 발명에 의한 회전전기의 고정자철심의 제조방법은 자성재료로 된 대상체(strip-shaped body)로부터 투스(tooth)가 소정간극을 갖고 복수형성된 소정길이의 자성박판을 제작하는 공정과, 상기 투스를 서로 중첩되도록 소정 매수의 상기 자성박판을 적층하여 입방체의 적층체를 제작하는 공정과, 상기 적층체의 반투스측의 외주면의 소정위치를 그 적층체의 외주면의 폭방향 전역에 걸쳐서 용접하여 제 1 외주측 자성박판 연결용접부를 형성하는 공정과, 상기 적층체의 내주면의 길이방향의 양단부근방을 그 적층체의 내주면의 폭방향 전역에 걸쳐서 용접하여 제 1 내주측 자성박판 연결용접부를 형성하는 공정과, 상기 제 1 및 제 2 외주측 자성박판 연결용접부 및 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부가 형성된 상기 적층체를 구부려 적층철심을 제작하는 공정과, 최소한 1개의 상기 적층철심을 접합하며, 그 접합부의 외주면 및 내주면을 그 적층철심의 축방향 전역에 걸치도록 용접하여 상기 적층철심을 원통상으로 일체화하는 공정을 구비한 것이다.

또, 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부는 상기 투스의 선단의 내주면에 형성되어 있는 것이다.

또, 상기 적층철심의 접합부는 상기 투스의 주방향 중앙부에 위치하며, 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부는 그 용접부의 내주면을 용접하여 형성된 상기 내주측 철심연결용접부를 사이에 두고 그 접합부를 구성하는 상기 투스에 형성되어 있는 것이다.

또, 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부가 형성된 상기 투스를 제외한 모든 상기 투스의 선단의 내주면을 축방향 전역에 걸치도록 용접하여 제 2 외주측 자성박판 연결용접부를 형성하는 공정이 상기 적층체를 구부려 적층철심을 제작하는 공정에 앞서 행하여지는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 차량용 교류발전기의 고정자를 나타내는 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 차량용 교류발전기의 고정자철심을 나타내는 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 차량용 교류발전기의 고정자철심의 제조방법을 설명하는 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 차량용 교류발전기의 고정자철심을 나타내는 사시도이다.

도 5는 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 차량용 교류발전기의 고정자철심을 나타내는 사시도이다.

도 6은 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 차량용 교류발전기의 고정자철심을 나타내는 사시도이다.

도 7은 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 차량용 교류발전기의 고정자철심을 구성하는 적층체를 나타내는 사시도이다.

도 8은 본 발명의 실시의 형태 5에 의한 차량용 교류발전기의 고정자를 나타내는 사시도이다.

도 9는 본 발명의 실시의 형태 5에 의한 차량용 교류발전기의 고정자의 제조방법에서의 권선유닛을 적층체에 장착한 상태를 나타내는 사시도이다.

도 10은 본 발명의 실시의 형태 6에 의한 차량용 교류발전기의 고정자에 적용되는 고정자권선의 제조방법을 설명하는 도이다.

도 11은 본 발명의 실시의 형태 6에 의한 차량용 교류발전기의 고정자에 적용되는 고정자권선의 제조방법을 설명하는 도이다.

도 12는 본 발명의 실시의 형태 6에 의한 차량용 교류발전기의 고정자권선을 구성하는 권선어셈블리를 나타내는 측면도이다.

도 13은 본 발명의 실시의 형태 6에 의한 차량용 교류발전기의 고정자의 제조방법에서의 권선어셈블리를 적층체에 장착하는 공정을 설명하는 사시도이다.

도 14는 본 발명의 실시의 형태 6에 의한 차량용 교류발전기의 고정자의 제조방법에서의 권선어셈블리를 적층체에 장착한 상태를 설명하는 사시도이다.

도 15는 본 발명의 실시의 형태 6에 의한 차량용 교류발전기의 고정자를 나타내는 사시도이다.

도 16은 종래의 차량용 교류발전기의 고정자를 나타내는 사시도이다.

도 17은 종래의 차량용 교류발전기의 고정자에 적용되는 고정자권선을 제조하는 방법을 설명하는 도이다.

도 18은 종래의 차량용 교류발전기의 고정자에 적용되는 고정자철심을 구성하는 적층체를 나타내는 사시도이다.

도 19는 종래의 차량용 교류발전기의 고정자에 적용되는 고정자철심을 나타내는 사시도이다.

도 20은 종래의 차량용 교류발전기의 고정자에서의 고정자권선을 고정자철심에 실장하는 방법을 설명하는 공정 단면도이다.

도 21은 종래의 개선책으로서의 차량용 교류발전기의 고정자를 제조하는 방법을 설명하는 도이다.

도 22는 종래의 차량용 교류발전기의 고정자철심에서의 투스(tooth)선단면의 불일치상태의 1예를 설명하는 도이다.

도 23은 종래의 차량용 교류발전기의 고정자철심에서의 투스선단면의 불일치상태의 다른 예를 설명하는 도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

9,9A,9B : 고정자권선, 20,20A,20B : 고정자,

21,21A,21B,21C,21D : 고정자철심, 21a : 슬롯,

21b : 투스(tooth), 22,22A,22B : 분할적층철심,

23,23A,23B : 적층체, 24,24A : 자성박판,

25 : 제 2 외주측 자성박판 연결용접부,

26 : 제 1 외주측 자성박판 연결용접부,

27,27A,27B : 제 1 내주측 자성박판 연결용접부,

28 : 외주측 철심연결용접부,

29 : 내주측 철심연결용접부,

30 : 제 2 내주측 자성박판 연결용접부,

31 : 접합부, 32 : 적층철심,

40 : 도체선.

다음, 본 발명의 실시의 형태를 도에 따라 설명한다.

실시의 형태 1.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 차량용 교류발전기의 고정자를 나타내는 사시도, 도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 차량용 교류발전기의 고정자철심을 나타내는 사시도, 도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 차량용 교류발전기의 고정자철심의 제조방법을 설명하는 사시도이다. 또한, 각 도에서 도 16 ~ 도 21에 나타난 종래 예와 동일 또는 상당부분에는 동일부호를 붙이고 그의 설명을 생략한다.

도 1에서 고정자(20)는 인접한 투스(21b)에 의해 구성된 슬롯(21a)이 슬롯홈방향을 축방향으로 하며, 또 슬롯개구를 내주측에 향하여 주방향으로 소정피치 배치하여 된 원통상의 고정자철심(21)과, 그 고정자철심(21)에 권장되어 있는 고정자권선(9)으로 구성되어 있다.

고정자철심(21)은 도 2에 나타난 것 같이 4개의 원호상의 분할적층철심(22)의 주방향의 양단을 접합하여, 그 접합부를 용접하여 원통상으로 제작되어 있다.

여기서, 고정자철심(21)의 제조순서에 대해서 도 3을 참조하면서 설명한다.

먼저, 자성재료로 된 대상체를 프레스형성하여 소정길이의 자성박판(24)을 제작한다. 그 자성박판(24)에는 투스가 장수방향에 소정피치로 복수형성되어 있다. 그리고 양단의 투스는 2분할된 형상으로 형성되어 있다.

다음, 자성박판(24)은 투스를 중첩하도록 소정매 적층되며, 적층된 자성박판(24)의 외주면 및 내주면의 소정위치가 예를 들면 레이저용접되어 일체화되어 적층체(23)를 제조한다. 그 적층체(23)에서는 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(25)는 적층체(23)의 길이방향을 3분할하는 위치(2개소)에 적층체(23)의 폭 전역에 걸쳐서 적층체(23)의 외주면에 형성되어 있다. 또, 제 1 외주측 자성박판 연결용접부(26)는 적층체(23)의 양단의 슬롯(23a)과 상대하는 적층체(23)의 외주면에 적층체(23)의 폭 전역에 걸쳐서 형성되어 있다. 또한, 제 1 내주측 자성박판 용접부(27)는 적층체(23)의 양단의 슬롯(23a)의 저면에 적층체(23)의 폭 전역에 걸쳐서 형성되어 있다.

그리고, 슬롯(23a)은 인접한 투스(23b)에 의해 구성되어 있다.

다음, 적층체(23)는 슬롯(23a)의 개구를 내주측으로 향하여 원호상(부채상)으로 구부러져서 분할적층철심(22)을 얻는다.

이와 같이 제조된 4개의 분할적층철심(22)은 주방향의 단부를 서로 접합되어, 그 접합부(31)의 외주면 및 내주면이 예를 들면 레이저용접되어 도 2에 나타난 것 같이 원호상의 고정자철심(21)이 얻어진다. 여기서, 외주측 철심연결용접부(28)는 접합부(31)의 외주면에 축방향의 전역에 걸쳐서 형성되어 있다. 또, 내주측 철심연결용접부(29)는 접합부(31)의 내주면에 축방향의 전역을 걸쳐서 형성되어 있다. 또한, 내주측 철심연결용접부(29)는 2개의 분할적층철심(22)의 2분할된 투스를 연결하도록 투스(21b)의 선단면에 형성되어 있다.

그 고정자철심(21)의 외주면에는 4개의 외주측 철심연결용접부(28)와 8개의 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(25)가 등각피치로 형성되어 있다. 또, 2개의 제 1 외주측 자성박판 연결용접부(26)는 각 외주측 철심연결용접부(28)의 주방향의 양측에 외주측 철심연결용접부(28)에 인접하여 각각 형성되어 있다. 또, 고정자철심(21)의 내주면에는 4개의 내주측 철심연결용접부(29)가 등각피치로 형성되어 있다. 또한, 2개의 제 1 내주측 자성박판 연결용접부(27)는 각 내주측 철심연결용접부(29)의 양측의 슬롯(21b)의 저면에 각각 형성되어 있다.

여기서, 각 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(25)는 투스(21b)의 외주측에 형성되어 있다. 그리고, 인접한 투스(21b)(tooth)에 구성된 슬롯(21a)은 슬롯홈방향을 축방향으로 하고, 또한 슬롯구개를 내주측에 향하여 주방향에 등각피치로 배열되어 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 고정자철심(21)에서는 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(25)는 적층체(23)의 외주면(반슬롯형성면)에 길이방향을 3분할하는 위치에 형성되고, 제 1 외주측 자성박판 연결용접부(26)는 적층체(23)의 외주면에 길이방향의 양단측의 최외측의 슬롯(23a)과 상대하는 위치에 형성되며, 또한 제 1 내주측 자성박판 연결용접부(27)는 적층체(23)의 길이방향의 최외측의 슬롯(23a)의 저면에 형성되어 있으므로 적층된 자성박판(24)이 서로 견고하게 연결되어 있다.

그리하여, 적층체(23)를 원호상으로 굽혀 가공한 때의 응력은 각 자성박판(24)의 장수방향의 양단측을 주방향으로 이동하도록 작용되어도 제 1 외주측 자성박판 연결용접부(26) 및 제 1 내주측 자성박판 연결용접부(27)에 의해 분할적층철심(22)의 주방향의 양단측의 투스선단면이 불일치로 되는 것이 방지된다.

따라서, 그 분할적층철심(22)의 단면을 접합하여 원통상으로 형성된 고정자철심(21)에 성형권선유닛(3)을 권장하여도 투스선단면의 불일치에 기인하는 도선체(1)의 절연피막의 손상발생을 억제할 수가 있어, 우수한 절연성의 고정자(20)가 얻어진다.

또, 투스선단면의 불일치의 발생이 억제됨으로 성형권선유닛(3)의 장착시에서의 투스선단면의 불일치에 기인하는 투스선단면의 말아올림의 발생도 억제할 수가 있다.

또, 적층체(23)를 굽힙가공하는 경우에, 적층체(23)는 슬롯(23a)의 경방향외측의 코어백부가 변형되어 원호상으로 굽혀진다.

여기서는 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(25)는 투스(23b)와 상대하는 적층체(23)의 외주면에 형성되어 있으므로 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(25)의 용접경화에 의한 굽힙가공성의 악화가 없다.

또, 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(25)는 투스(23b)와 상대하는 적층체(23)의 외주면에 형성되어 있으므로 제 2 외주측 자성박판 연결용접부는 자속의 중요한 통로인 코어백부에 없으며, 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(25)를 배치함으로써 자기저항의 악화가 억제된다.

또한, 4개의 분할적층철심(22)으로부터 고정자철심(21)을 제조하고 있으므로 적층체(23)의 굽힙가공이 용이하게 되어 분할적층철심(22)의 생산성이 향상된다.

실시의 형태 2.

본 실시의 형태 2에서는 도 4에 나타난 것과 같이 제 1 내주측 자성박판 연결용접부(27A)는 각 분할적층철심(22A)의 길이방향의 양단측의 외측에서 2번째의 투스(22b)의 선단면의 중앙에 축방향으로 연장하도록 형성되며, 또 제 2 내주측 자성박판 연결용접부(30)는 남은 투스(22b)의 선단면의 중앙에 축방향으로 연장하도록 형성되어 있다. 그리고, 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(25)는 제 1 외주측 자성박판 연결용접부(26), 제 1 내주측 자성박판 연결용접부(27A) 및 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(30)는 소정매의 자성박판(24)을 적층하여 된 적층체의 내주면 및 외주면의 소정위치에 용접형성되어 있다.

또한, 다른 실시의 형태의 구성은 상기 실시의 형태 1과 같은 모양으로 구성되어 있다.

본 실시의 형태 2에서는 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(25), 제 1 외주측 자성박판 연결용접부(26), 제 1 내주측 자성박판 연결용접부(27A) 및 제 2 내주측자성박판 연결용접부부(30)가 소정매의 자성박판(24)을 적층하여 된 적층체의 내주면 및 외주면의 소정위치에 용접되어 있으므로 적층된 자성박판(24)이 서로 견고하게 연결되어 있다.

이리하여, 본 실시의 형태 2에서도 상기 실시의 형태 1과 같은 모양으로 분할적층철심(22A)의 주방향의 양단측의 투스선단면이 불일치로 되는 것이 방지된다. 또한, 분할적층철심(22A)에서 구성된 고정자철심(21A)에 성형권선유닛(3)을 권장하여 된 고정자에 있어서도 도체선(1)의 절연피막이 손상되기 어려우며, 우수한 절연성이 얻어진다.

또, 본 실시의 형태 2에 의하면 제 1 및 제 2 내주측 자성박판 연결용접부(27A,30)는 접합부(31)를 구성하는 투스(21b)를 제외한 모든 투스(21b)의 선단면에 형성되어 있으므로 적층체 중에서 강성이 가장 작은 투스(22b)를 구성하는 자성박판(24)의 부위가 확실하게 연결되어 적층체를 굽힙가공시에 투스선단부의 불일치발생이 확실하게 억제된다.

또, 내주측 철심연결용접부(29), 제 1 및 제 2 내주측 자성박판 연결용접부(27A,30)가 모든 투스(21b)의 선단면에 형성되어 있으므로 고정자철심(21A)중에서 강성이 가장 작은 투스(21b)를 구성하는 자성박판(24)의 부위가 확실하게 연결되어, 성형권선유닛(3)을 고정자철심(21A)에 장착하는 경우에, 투스선단측의 말아올림의 발생도 확실하게 억제할 수가 있다.

실시의 형태 3.

또, 본 실시의 형태 3에 의하면 제 1 내주측 자성박판 연결용접부(27B)는 접합부(31)를 구성하는 투스(21b)의 선단면에 형성되어 있으므로 적층체를 굽힙가공시에 투스선단부의 불일치가 발생하기 쉬운 적층체의 주방향 양단부의 투스(22b)를 구성하는 자성박판(24)의 부위가 확실하게 연결되어, 투스선단부의 불일치발생이 확실히 억제된다.

또, 제 1 내주측 자성박판 연결용접부(27B)가 투스(21b)의 선단면에 형성되어 있으므로 제 1 내주측 자성박판 연결용접부(27B)는 자속의 중요한 통로인 코어백부에 없으며, 제 1 내주측 자성박판 연결용접부(27B)를 구비함으로써 자기저항의 악화가 억제된다.

또, 제 1 내주측 자성박판 연결용접부(27B) 및 내주측 철심연결용접부(29)는 분할적층철심(22B)의 접합부(31)를 구성하는 투스(21b)의 선단면에만 형성되어 있으므로 용접부가 모든 투스(21b)의 선단면에 형성되어 있는 상기 실시의 형태 2에 비하여 용접개소가 대폭으로 삭감되어, 투스(21b)의 선단면에 용접때문에 면거칠기에 의한 출력저하 및 전자소음의 악화를 억제할 수가 있다.

실시의 형태 4.

상기 실시의 형태 1에서는 원호상으로 굽힘가공된 4개의 분할적층철심(22)을 접합하여 원통상의 고정자철심(21)을 제작하는 것으로 되어 있으나, 본 실시의 형태 4에서는 환상으로 굽힘가공된 1개의 적층철심(32)을 접합하여 원통상의 고정자철심(21C)을 제작하는 것으로 하고 있다.

본 실시의 형태 4에서는 자성재료로 된 대상체(strip-shaped body)를 프레스형성하여 소정길이의 자성박판(24A)을 제조한다. 그 자성박판(24A)에는 투스(tooth)가 장수방향으로 소정피치로 복수형성되어 있다. 그리고, 양단의 투스는 2분할된 형상으로 형성되어 있다.

다음, 자성박판(24A)은 투스를 중첩하도록 소정매 적층되고, 적층된 자성박판(24A)의 외주면 및 내주면의 소정위치가 용접되고 일체화되어 적층체(23A)를 제작한다. 그 적층체(23A)에서는 도 7에 나타난 것 같이, 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(25)는 적층체(23A)의 길이방향을 4분할하는 위치(3개소)에 적층체(23A)의 폭 전역에 걸쳐 적층체(23A)의 외주면에 형성되어 있다.

또, 제 1 외주측 자성박판 연결용접부(26)는 적층체(23A)의 양단측의 외측에서 2번째의 투스(23b)와 상대하는 적층체(23A)의 외주면에 적층체(23A)의 폭 전역에 걸쳐 형성되어 있다.

또한, 제 1 내주측 자성박판 연결용접부(27)는 적층체(23A)의 양단의 슬롯(23a)의 저면에 적층체(23A)의 폭 전역에 걸쳐 형성되어 있다.

다음, 적층체(23A)는 슬롯(23a)의 개구를 내주측에 향하여 환상으로 굽혀져 적층철심(32)을 얻는다. 그 적층철심(32)은 주방향의 양단을 서로 접합하여 그 접합부(31)의 외주면 및 내주면이 용접되어 도 6에 나타난 것 같이 원통상의 고정자철심(21C)이 얻어진다. 여기서, 외주측 철심연결용접부(28)는 접합부(31)의 외주면에 축방향의 전역에 걸쳐 형성되어 있다. 또, 내주측 철심연결용접부(29)는 접합부(31)의 내주면에 축방향의 전역에 걸쳐 형성되어 있다. 또한, 내주측 철심연결용접부(29)는 적층철심(32)의 2분할된 투스를 연결하도록 투스(21b)의 선단면에 형성되어 있다.

고정자철심(21C)의 외주면에는 1개의 외주측 철심연결용접부(28)와 3개의 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(25)가 등각피치로 형성되어 있다. 또, 2개의 제 1 외주측 자성박판 연결용접부(26)는 외주측 철심연결용접부(28)의 주방향의 양측에 외주측 철심연결용접부(28)에 인접하여 각각 형성되어 있다. 또, 고정자철심(21C)의 내주면에는 1개의 내주측 철심연결용접부(29)가 적층철심(32)의 접합부(31)를 구성하는 투스(21b)의 선단면에 형성되어 있다.

또한, 2개의 제 1 내주측 자성박판 연결용접부(27)는 내주측 철심연결용접부(29)의 양측의 슬롯(21a)의 저면에 각각 형성되어 있다. 여기서, 제 1 및 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(25,26)는 투스(21b)의 경방향외측에 형성되어 있다. 그리고, 인접한 투스(21b(32b))로 구성된 슬롯(21a(32a))은 슬롯홈방향을 축방향으로 하고, 또 슬롯개구를 내주측에 향하여 주방향으로 등각피치로 배열되어 형성되어 있다.

본 실시의 형태 4에서는 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(25), 제 1 외주측 자성박판 연결용접부(26) 및 제 1 내주측 자성박판 연결용접부(27)가 소정매의 자성박판(24A)을 적층하여 된 적층체(23A)의 내주면 및 외주면의 소정위치에 용접형성되어 있으므로 적층된 자성박판(24A)은 서로 견고히 연결되어 있다.

그리하여, 본 실시의 형태 4에서도 상기 실시의 형태 1과 같은 모양으로 적층철심(32)의 주방향의 양단측의 투스선단면이 불일치로 되는 것이 방지된다. 또한, 적층철심(32)으로 구성된 고정자철심(21C)에 성형권선유닛(3)을 권장하여 된 고정자에서도 도체선(1)의 절연피막이 손상되기 어렵고, 우수한 절연성이 얻어진다.

본 실시의 형태 4에 의하면 환상으로 굽힙가공된 1개의 적층철심(32)을 접합시켜서 원통상의 고정자철심(21C)을 제작하고 있으므로, 4개의 분할적층철심(22)을 접합하여 원통상의 고정자철심(21)을 제작하는 상기 실시의 형태 1에 비하여 고정자철심(21C)의 생산성이 향상된다.

또, 1개의 적층철심(32)으로 고정자철심(21C)을 구성하고 있으므로, 진원도(roundness)가 다른부위에 비하여 저하하는 접합부(31)가 1개소로 되어, 양호한 진원도의 고정자철심(21C)이 얻어진다. 또한, 접합부(31)가 1개소이므로 아이어닝(ironing)에 의한 사이징공법(sizing process)을 적용함으로써, 양호한 진원도의 고정자철심(21C)이 얻어진다.

또, 제 1 외주측 자성박판 연결용접부(26)가 투스(21b)의 경방향의 외측에 형성되어 있으므로, 제 1 외주측 자성박판 연결용접부(26)는 슬롯(21a)의 경방향의 외측에 형성되어 있는 상기 실시의 형태 1에 비하여, 제 1 외주측 자성박판 연결용접부(26)를 형성함으로써 출력저하를 억제할 수가 있다.

또한, 제 1 외주측 자성박판 연결용접부(26)는 적층체(23A)의 양단에서 2번째의 투스(23b)의 외주측에 형성되어 있으므로 제 1 외주측 자성박판 연결용접부(26)의 용접경화에 의한 굽힙가공성의 악화는 없다. 그에 따라, 적층체(23A)의 단부의 굽힙가공이 용이하게 되므로 적층체(23A)를 환상으로 굽힙가공하기 전에 적층체(23A)의 단부를 고정자철심(21C)의 곡율형상으로 변형시킴으로써 양호한 진원도의 고정자철심(21C)이 얻어진다.

실시의 형태 5.

상기 실시의 형태 4에서는 환상으로 굽힙가공된 적층철심(32)을 접합하여 용접한 원통상의 고정자철심(21C)에 성형권선유닛(3)을 권장하는 것으로 되어 있으나, 그 실시의 형태 5에서는 평판상의 권선유닛을 적층체(23A)에 장착하며, 적층체(23A)를 권선유닛과 함께 환상으로 굽힘가공하고, 굽힙가공된 적층철심(32)을 접합하여 용접하여 고정자(20A)를 제작하는 것으로 하고 있다.

본 실시의 형태 5에서는 적층철심(23A)의 제 1 및 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(25,26) 및 제 1 내주측 자성박판 연결용접부(27)의 용접깊이가 적층체(23A)의 폭방향(고정자철심(21C)의 축방향)의 단부만큼 깊게 되어 있다. 또, 고정자권선(9A)을 구성하는 권선유닛(16)은 도체선(1)을 파상으로 소정회 감아서 평판상으로 형성되어 있다. 그리고, 도 9에 나타난 것 같이 평판상의 권선유닛(16)을 슬롯(23a)의 개구측으로부터 적층체(23A)에 장착한다. 계속하여, 권선유닛(16)이 장착된 적층체(23A)를 환상으로 구부린다. 이에 따라, 권선유닛(16)이 장착된 적층철심(32)이 얻어진다. 적층철심(32)의 양단을 접합하고, 접합부(31)의 외주면 및 내주면을 용접하여 도 8에 나타난 것 같이 고정자권선(9A)이 원통상의 고정자철심(21C)에 권장된 고정자(20A)가 얻어진다.

본 실시의 형태 5에서는 상기 실시의 형태 4의 효과에 추가하여 평판상의 권선유닛(16)이 장착된 적층체(23A)를 환상으로 구부려 있으므로 고정자권선(9A)의 권장성이 용이하게 되어, 고정자(20A)의 생산성 및 점유율이 향상된다.

또, 적층체(23A)의 제 1 및 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(25,26) 및 제 1 내주측 자성박판 연결용접부(27)의 용접깊이는 적층체(23A)의 폭방향(고정자철심(21C)의 축방향)의 단부만큼 깊게 되어 있으므로 적층체(23A)의 폭방향의 단부측에 있는 자성박판(24A)의 연결이 견고히 되어 있다. 그러므로 권선유닛(16)의 굽힘에 의해 발생하는 응력이 적층체(23A)에 작용하여 적층체(23A)의 폭방향의 단부측 자성박판(24A)이 벗겨지는 것 및 고정자철심(23C)이 변형되는 것이 방지된다.

또한, 본 실시의 형태 5에 있어서, 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(30)가 투스선단부에 적용되어 있는 경우에는 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(30)의 용접깊이를 적층체(23A)의 폭방향의 단부만큼 깊게 되도록 하여도 된다. 이 경우, 적층체(23A)의 폭방향의 단부측에 있는 자성박판(24A)의 연결이 더욱 견고하게 되어 적층체(23A)의 폭방향의 단부측의 자성박판(24A)의 벗겨짐 및 고정자철심(23C)의 변형이 확실히 방지된다.

실시의 형태 6.

상기 실시의 형태 5에서는 평판상의 권선유닛을 적층체(23A)에 장착하며, 적층체(23A)를 권선유닛과 함께 환상으로 굽힙가공하고, 굽힙가공된 적층철심(32)을 접합하여 용접하여 고정자(20A)를 제작하는 것으로 하고 있으나, 본 실시의 형태 6에서는 권선어셈블리를 적층체(23B)에 장착하며, 적층체(23B)를 권선어셈블리와 함께 환상으로 굽힘가공하고, 굽힘가공된 적층철심(32A)을 접합하고 용접하여 고정자(20B)를 제작하는 것으로 하고 있다.

여기서, 권선어셈블리(35)의 제작방법에 대하여 도 10 ~ 도 12를 참조하면서 설명한다.

먼저, 12개의 연속도체선(40)이 평면상에 1슬롯피치로 정렬시킨다. 다음, 도 10에 나타난 것 같이 12개의 연속도체선(40)을 함께 소정피치(2점선의 위치)에서 접혀져서, 도 11에 나타난 것 같이 12개의 연속도체선(40)은 중심선 L에 대하여 각도도 경사하도록 나선형으로 감겨진 대상의 권선유닛(41)을 형성한다. 그 연속도체선(40)은 절연피복된 구형단면을 가진 동성으로 된다.

또한, 권선유닛(41)의 폭방향에 관하여 거리 D 떨어진 위치에서, 1쌍의 핀군(42)을 권선유닛(41)의 표면측으로부터 각 연속도체선(40)힘에에 삽입한다. 같은 모양으로, 권선유닛(41)의 폭방향에 관하여 거리 D 떨어진 위치에서, 1쌍의 핀군(42)을 권선유닛(41)의 이면측으로부터 각 연속도체선(40)간에 삽입한다. 또한, 권선유닛(41)의 폭방향단부에서 위치규제핀군(43)을 각 연속도체선(40)간에 삽입한다. 이와 같이 하여, 핀군(42,43)은 도 11에 나타난 것 같이 설정된다.

여기서, 거리 D는 적층체(23A)의 슬롯(23a)의 홈방향길이(고정자철심(21C)의 축방향길이)에 대략 일치하고 있다.

그 다음에, 권선유닛(41)의 표면측으로부터 각 연속도체선(40)간에 삽입된 1쌍의 핀군(42)은 도 11의 실선화살로 나타낸 것 같이 권선유닛(41)의 길이방향에서서로 역방향으로 이동된다. 마찬가지로, 권선유닛(41)의 이면측으로부터 각 연속도체선(40)간에 삽입된 1쌍의 핀군(42)은 도 11의 점선화살로 나타낸 것 같이 권선유닛(41)의 길이방향에서 서로 역방향으로 이동된다. 이때, 위치규제핀군(43)이 각 연속힘에체선(40)간에 삽입되어 있으므로 연속힘에체선(40)이 사방으로 흩어지는 것이 저지된다.

그러므로, 1쌍의 핀(42)간에 위치하는 각 연속힘에체선(40)의 부위가 권선유닛(41)의 길이방향에 대해서 직교하힘에록 변형되어 슬롯(23a)내에 수용되는 직선부(40a)로 된다. 그리고, 1쌍의 핀(42)의 외부방향으로 위치하는 각 연속도체선(40)의 부위가 6슬롯 떨어진 직선부(40a)간을 연결하는 턴부(turn portion)(40b)로 된다.

이에 따라, 도 12에 나타난 것 같이 권선어셈블리(35)가 제작된다. 그 권선어셈블리(35)는 도 12의 지면과 직교하는 방향(권선어셈블리(35)의 폭방향에 상당)으로 중첩된 1쌍의 직선부(40a)는 1슬롯피치로 배치되며, 1쌍의 직선부(40a)의 폭방향 제 1측의 직선부(40a)는 6슬롯 떨어진 1쌍의 직선부(40a)의 폭방향 제 2측의 직선부(40a)에 턴부(40b)에 의해 연결되어 구성되어 있다. 즉, 권선어셈블리(35)는 직선부(40a)가 턴부(40b)에 의해 연결되어 6슬롯피치로 배열되고, 또한 인접한 직선부(40a)는 턴부(40b)에 의해 폭방향(직선부(40a)의 배열방향)의 양측에 연속도체선(40)의 폭만큼 교대로 이동시킨 패턴으로 형성된 2개의 연속도체선(40)을 서로 6슬롯피치 이동하여 직선부(40a)를 중첩하여 배열된 연속도체선(40)의 쌍이 1슬롯피치씩 이동되어 6쌍 배열되어서 구성되어 있다. 또한, 도 12의 턴부(40b)에서 연출하는 부위는 인출선에 상당한다.

다음, 고정자(20B)의 제작방법에 대하여 도 13 및 도 14를 참조하면서 설명한다. 여기서, 상기 실시의 형태 5에서는 극수 12에서 36개의 슬롯(23a)(매극, 매상 마다의 슬롯수가 1)이 형성되어 있는 적층체(23A)를 사용하는 것으로 되어 있으나, 본 실시의 형태 6에서는 극수 16에서 매극, 매상 마다의 슬롯수가 2의 경우이므로, 96개의 슬롯(23a)이 형성되어 있는 적층체(23B)를 사용하고 있다.

먼저, 도 13에 나타난 것 같이 인슈레이터(36)가 적층체(23B)의 각 슬롯(23a)에 장착되고, 또한 2개의 권선어셈블리(35)가 중첩되어 슬롯(23a)의 개구측에서 적층체(23B)에 장착된다. 이에 따라, 권선어셈블리(35)는 4개의 직선부(40a)가 구형단면의 장수방향을 슬롯깊이방향에 일치시키고, 또 슬롯깊이방향으로 1열로 정렬하여 슬롯(23a)내에 수용시켜 적층체(23B)에 장착되어 있다.

그 후, 2개의 권선어셈블리(35)가 장착된 적층체(23B)를 환상으로 굽히고, 호나상으로 굽혀진 적층철심(32A)의 양단을 접합하고, 접합부(31)를 레이저용접하여 2개의 권선어셈블리(35)가 장착된 원통상의 고정자철심(21D)을 얻는다. 또한, 각 연속도체선(40)을 소정 결선하여 도 15에 나타난 고정자(20B)가 얻어진다. 그리고, 2개의 권선어셈블리(35)에 의해 고정자권선(9B)을 구성하고 있다.

본 실시의 형태 6에서는 제 2 외주측 자성박판 연결용접부925), 제 1 외주측 자성박판 연결용접부(26) 및 제 1 내주측 자성박판 연결용접부(27)가 소정매의 자성박판(24)을 적층하여 된 적층체(23B)의 내주면 및 외주면의 소정위치에 용접형성되어 있으므로, 적층된 자성박판(24A)은 서로 견고히 연결되어 있다.

그러므로, 본 실시의 형태 6에서도 상기 실시의 형태 5와 같은 모양으로 적층철심(32A)의 주방향의 양단측의 투스선단면이 불일치 되는 것이 방지된다. 또한, 적층철심(32A)으로 구성된 고정자철심(21D)에 권선어셈블리(35)를 권장하여 된 고정자(20B)에서도 연속도체선(40)의 절연피막이 손상되기 어려우며, 우수한 절연성이 얻어진다.

상기 실시의 형태 5에서는 적층체(23A)에 장착되는 평판상의 권선유닛(16)이 가늘은 도체선(1)을 파상으로 권장하여 제작되어 있으므로, 권선유닛(16)의 코일단부 및 슬롯수용부의 도체선(1)이 정렬 되지 않은 상태로 되어 있다. 따라서, 점적율의 향상에는 한께가 있음과 동시에, 코일단부의 정형작업이 필요하게 되어 도체선(1)간의 단락이 생기기 쉽다.

본 실시의 형태 6에서는 6슬롯마다 슬롯(21a)내에서 슬롯깊이방향에 내층과 외층을 번갈아 되도록 파상으로 형성된 12개의 연속도체선(40)을 일체로 구성하는 권선어셈블리(35)를 사용하고 있으므로, 직선부(40a)가 슬롯(21a)내에 1열로 정렬되어 수용됨으로써, 점적율을 더욱 향상시킬 수가 있다. 또, 턴부(40b)는 고정자철심(21D)의 단면상에서 2열로 되어 주방향으로 정렬되어 배열하고 있으므로 코일단부군의 간결화가 도모됨과 동시에 코일단부끼리의 단락이 방지된다.

또, 권선어셈블리(35)에서의 직선부(40a) 및 턴부(40b)의 정렬성이 높고, 형상이 균일하게 형성되어 있으므로 적층체(23B)의 굽힘가공시에 연속도체선(40)과 고정자철심(21D)의 단락의 발생이 방지된다.

또한, 상기 각 실시의 형태에서는 차량용 교류발전기에 적용되는 고정자 및고정자철심에 대하여 설명하고 있으나, 본 발명은 차량용 교류발전기의 고정자 및 고정자철심에 한정되는 것이 아니며 회전전기, 예를 들면 전동기의 고정자 및 고정자철심에 적용하여도 같은 모양의 효과가 얻어진다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(25)가 적층체(23,23A)의 외주면의 길이방향을 등분할하는 위치에 구비되어 있는 것으로 설명하고 있으나, 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(25)는 환상으로 형성된 고정자철심의 외주면을 주방향으로 등분할하는 위치에 구비하여도 된다. 또한, 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(25)는 반드시 등각피치에 구비될 필요는 없으며, 적층체(23,23A)를 굽힘가공할 때에 투스선단면의 불일치가 발생되지 않도록 적층된 자성박판을 서로 견고하게 연결하는 위치에 구비하면 된다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 각 연결용접부가 환상의 고정자철심의 외주면 및 내주면에 주방향으로 등각피치에 구비되는 것으로 되어 있으나, 고정자철심의 진동억제를 목적으로 하여 각 연결용접부를 부등각피치에 구비하여 고정자철심의 공진모드를 의도적으로 변화시켜도 된다.

또, 제 1 외주측 자성박판 연결용접부(26) 및 제 1 내주측 자성박판 연결용접부(27)는 적층체의 주방향단부측에 위치하는 제 2 외주측 자성박판 연결용접부(25)와 적층체의 주방향단부와의 사이에 구비하면 된다. 그리고, 적층체의 주방향단부측을 구성하는 자성박판의 부위의 결합을 확보하기 위하여는 제 1 외주측 자성박판 연결용접부(26) 및 제 1 내주측 자성박판 연결용접부(27)는 적층체의 주방향단부근방, 즉 적층체의 주방향단부에서 2슬롯피치 이내에 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명은 이상과 같이 구성되어 있으므로 다음에 기재되는 것과 같은 효과를 나타낸다.

본 발명에 의하면 길이방향과 직교하도록 연장설치된 투스가 길이방향에 소정의 갭을 가지고 복수형성된 대상자성박판을 복수매 적층하여 된 입방체의 적층체를 굽힘형성한 최소한 1개의 적층철심을 접합하여 원동상으로 형성되며, 인접한 상기 투스에 의해 구성되는 슬롯이 슬롯홈방향을 축방향으로 하고, 또 슬롯개구를 내주측에 향하여 주방향으로 복수형성되어 있는 회전전기의 고정자철심에 있어서, 상기 적층철심의 접합부를 접합일체화하는 내주측 및 외주측 철심연결용접부는 상기 적층철심의 접합부의 내주측 및 외주측에 축방향으로 연장하도록 형성되며, 적층된 상기 자성박판을 접합일체화하는 제 1 내주측 및 제 1 외주측 자성박판 연결용접부는 상기 적층철심의 주방향 양단부의 내주면 및 외주면에 상기 내주측 및 외주측 철심연결용접부에 근접하여 상기 축방향으로 연장하도록 형성되고, 또한, 적층된 상기 자성박판을 접합일체화하는 제 2 외주측 자성박판 연결용접부는 상기 적층철심의 외주면에 축방향으로 연장하도록 형성되어 있으므로, 적층체의 굽힘가공시에서의 적층체 양단면의 투스선단면의 불일치발생이 억제되는 회전전기의 고정자철심이 얻어진다.

또, 상기 제 1 내주측 및 외주측 자성박판 연결용접부 및 상기 제 2 외주측자성박판 연결용접부의 용접깊이가 축방향에 관하여 다르게 되어 있으므로 적층체를 구성하는 적층된 자성박판의 소정부위의 용접강도가 높혀져서 적층체의 굽힘가공시의 변형이 억제된다.

또, 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부가 상기 투스의 성단의 내주면에 형성되어 있으므로 적층체의 굽힘가공시에 강성이 낮은 적층체 양단부의 투스선단면의 불일치의 발생이 억제된다.

또, 상기 적층철심의 접합부가 상기 투스의 주방향 중앙부에 위치하고, 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부가 상기 내주측 철심연결용접부를 사이에 두고 그 접합부를 구성하는 상기 투스에 형성되어 있으므로, 적층체의 굽힘가공시에 투스선단면의 불일치가 발생하기 쉬운 적층체 양단의 강성이 높혀져서, 투스선단면의 불일치의 발생이 억제된다.

또, 적층된 상기 자성박판을 접합일체화하는 제 2 내주측 자성박판 연결용접부가 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부가 형성된 상기 투스를 제외한 모든 상기 투스의 선단내주면에 축방향으로 연장되도록 형성되어 있으므로, 각 투스선단부의 강성이 높혀져, 각 투스선단면의 불일치의 발생이 억제된다.

또, 상기 제 2 내주측 자성박판 연결용접부의 용접깊이가 축방향에 관하여 다르게 되어 있으므로, 적층체를 구성하는 적층된 자성박판의 소정부위의 용접강도가 높혀져서, 적층체의 굽힘가공시의 변형이 억제된다.

또, 상기 제 1 및 제 2 외주측 자성박판 연결용접부가 상기 투스의 경방향외측에 위치하고 있으므로 용접에 의한 자기저항의 악화가 억제된다.

본 발명은 인접한 투스에 의해 구성된 슬롯이 슬롯홈방향을 축방향으로 하고, 또 슬롯개구를 내주측에 향하여 주방향으로 복수형성된 원통상의 고정자철심과, 상기 고정자철심에 권장된 고정자권선을 구비한 회전전기의 고정자에 있어서, 상기 고정자철심은 길이방향으로 직교되도록 연장설치된 투스가 길이방향으로 소정의 갭을 가지고 복수형성된 대상자성박판을 복수매 적층하여 된 직방체의 적층체를 환상으로 굽힘형성한 적층철심의 주방향 양측면을 접합하여 원통상으로 형성되어 있으며, 상기 적층철심의 접합부를 접합일체화하는 내주측 및 외주측 철심연결용접부가 상기 적층철심의 용접부의 내주측 및 외주측에 축방향으로 연장하도록 형성되고, 적층된 상기 자성박판을 접합일체화하는 제 1 내주측 및 제 1 외주측 자성박판 연결용접부가 상기 적층철심의 주방향 양단부의 내주면 및 외주면에 상기 내주측 및 외주측 철심연결용접부에 근접하여 상기 축방향으로 연장하도록 형성되며, 또한 적층된 상기 자성박판을 접합일체화하는 제 2 외주측 자성박판 연결용접부가 상기 적층철심의 외주면 축방향으로 연장하도록 형성되어 있으므로 고정자철심의 투스선단면의 불일치의 발생이 억제되고, 투스선단면의 불일치에 기인하는 절연성의 악화를 억제할 수 있는 회전전기의 고정자가 얻어진다.

또, 상기 제 1 내주측 및 외주측 자성박판 연결용접부 및 상기 제 2 외주측 자성박판 연결용접부의 용접깊이가 축방향에 관하여 다르게 되어 있으므로 적층체를 구성하는 적층된 자성박판의 소정부위의 용접강도가 높혀져서 적층체의 굽힘가공시의 변형이 억제된다.

또, 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부가 상기 투스선단의 내주면에 형성되어 있으므로 적층체의 굽힘가공시에 강성이 낮은 적층체 양단부의 투스선단면의 불일치의 발생이 억제되어 절연성을 향상시킬 수가 있다.

또, 상기 적층철심의 접합부가 상기 투스의 주방향 중앙부에 위치하고, 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부가 상기 내주측 철심연결용접부를 사이에 두고 그 접합부를 구성하는 상기 투스에 형성되어 있으므로 적층체의 굽힘가공시에 투스선단면의 불일치가 발생하기 쉬운 적층체 양단의 강성이 높혀져서, 투스선단면의 불일치의 발생이 억제되어 절연성을 더욱 향상시킬 수가 있다.

또, 적층된 상기 자성박판을 접합일체화하는 제 2 내주측 자성박판 연결용접부가 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부가 형성된 상기 투스를 제외한 모든 상기 투스선단의 내주면에 축방향으로 연장되도록 형성되어 있으므로, 각 투스선단부의 강성이 높혀져서 각 투스선단면의 불일치의 발생이 억제되어 절연성을 확실하게 향상시킬 수가 있다.

또, 상기 제 2 내주측 자성박판 연결용접부의 용접깊이가 축방향에 관하여 다르게 되어 있으므로, 적층체를 구성하는 적층된 자성박판의 소정부위의 용접강도가 높혀져, 적층체의 굽힘가공시의 변형이 억제된다.

또, 상기 제 1 및 제 2 외주측 자성박판 용접부가 상기 투스의 경방향외측에 위치하여 있으므로 용접에 의한 자기저항의 악화가 억제된다.

또, 상기 입방체의 적층체는 상기 고정자권선을 상기 슬롯에 장착한 상태에서 환상으로 굽힘형성되어 있으므로 고정자권선의 장착성이 향상됨과 동시에 고정자권선의 장착에 기인한 자성박판의 말아올림이 억제된다.

또, 상기 고정자권선은 도체선을 소정슬롯마다 상기 슬롯내의 슬롯깊이방향으로 내층과 외층을 교대로 되게 권장되어 있으므로 권선의 정령성이 높고, 권선의 형상도 균일하게 되어 적층체의 굽힘가공에 기인하는 도체선간의 단락 및 도체선과 고정자철심간의 단락의 발생을 억제할 수가 있다.

또, 본 발명에 의한 회전전기의 고정자철심의 제조방법은 자성재료로 된 대상체로부터 투스가 소정갭을 가지고 복수형성된 소정길이의 자성박판을 제작하는 공정과, 상기 투스를 서로 중첩되도록 소정매수의 상기 자성박판을 적층하여 입방체의 적층체를 제작하는 공정과, 상기 적층체의 반투스측의 외주면의 소정위치를 적층체의 외주면의 폭방향 전역에 걸치도록 용접하여 제 2 외주측 자성박판 연결용접부를 형성하는 공정과, 상기 적층체의 외주면의 길이방향의 양단부근방을 적층체의 외주면의 폭방향 전역에 걸치도록 용접하여 제 1 외주측 자성박판 연결용접부를 형성하는 공정과, 상기 적층체의 내주면의 길이방향의 양단부근방을 적층체의 내주면의 폭방향 전체에 걸치도록 용접하여 제 1 내주측 자성박판 연결용접부를 형성하는 공정과, 상기 제 1 및 제 2 외주측 자성박판 연결용접부 및 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부가 형성된 상기 적층체를 굽혀서 적층철심을 제작하는 공정과, 최소한 1개의 상기 적층철심을 접합하여 접합부의 외주면 및 내주면을 적층철심의 축방향 전역에 걸치도록 용접하여 상기 적층철심을 원통상으로 일체화하는 공정을 구비하고 있으므로 투스선단면의 불일치의 발생을 억제하고 고정자철심을 제조할 수 있는 회전전기의 고정자철심의 제조방법이 얻어진다.

또, 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부가 상기 투스의 선단의 내주면에형성되므로 적층체의 굽힘가공시에 강성이 낮은 적층체 양단부의 투스선단면의 불일치의 발생이 억제된다.

또, 상기 적층철심의 접합부가 상기 투스의 주방향 중앙부에 위치하며, 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부가 접합부의 내주면을 용접하여 형성된 상기 내주측 철심연결용접부를 사이에 두고 접합부를 구성하는 상기 투스에 형성되어 있으므로, 적층체의 굽힘가공시에 투스선단면의 불일치가 발생하기 쉬운 적층체 양단의 강성이 높혀져 투스선단면의 불일치의 발생이 억제된다.

또, 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부가 형성된 상기 투스를 제외한 모든 상기 투스선단의 내주면을 축방향 전역에 걸치도록 용접하여 제 2 내주측 자성박판 연결 용접부를 형성하는 공정이 상기 적층체를 구부려 적층철심을 제작하는 공정에 앞서 행하여지므로, 각 투스선단부의 강성이 높혀져 적층체의 굽힘가공시에 각 투스선단면의 불일치의 발생이 억제된다.

Claims (3)

1. 길이방향과 직교하도록 연장설치된 투스(tooth)가 길이방향으로 소정의 갭을 가지고 복수형성된 대상(strip-shaped)자성박판을 복수매 적층하여 된 직방체의 적층체를 굽힘형성한 최소한 1개의 적층철심을 접합하여 원통상으로 형성되며, 인접한 상기 투스에 의해 구성되는 슬롯이 슬롯홈방향을 축방향으로 하고, 또한 슬롯개구를 내주측에 향하여 주방향으로 복수형성되어 있는 회전전기의 고정자철심에 있어서, 상기 적층철심의 접합부를 접합일체화하는 내주측 및 외주측 철심연결용접부가 상기 적층철심의 접합부의 내주측 및 외주측에 축방향으로 연장하도록 형성되며, 적층된 상기 자성박판을 접합일체화하는 제 1 내주측 및 제 1 외주측 자성박판 연결용접부가 상기 적층철심의 주방향 양단부의 내주면 및 외주면에 상기 내주측 및 외주측 철심연결용접부에 근접하여 상기 축방향으로 연장하도록 형성되고, 또한 적층된 상기 자성박판을 접합일체화하는 제 2 외주측 자성박판 연결용접부가 상기 적층철심의 외주면에 축방향으로 연장하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전전기의 고정자철심.
2. 인접한 투스에 의해 구성된 슬롯이 슬롯홈방향을 축방향으로 하여, 또 슬롯개구를 내주측에 향하여 주방향으로 복수형성된 원통상의 고정자철심과, 상기 고정자철심에 권장된 고정자권선을 구비한 회전전기의 고정자에 있어서, 상기 고정자철심은 길이방향과 직교하도록 연장설치된 투스가 길이방향으로 소정의 갭을 가지고 복수형성된 대상자성박판을 복수매 적층하여 된 입방체의 적층체를 환상으로 굽힘형성한 적층철심의 주방향 양측면을 접합하여 원통상으로 형성되어 있으며, 상기 적층철심의 접합부를 접합일체화하는 내주측 및 외주측 철심연결용접부가 상기 적층철심의 접합부의 내주측 및 외주측에 축방향으로 연장하도록 형성되고, 적층된 상기 자성박판을 접합일체화하는 제 1 내주측 및 제 1 외주측 자성박판 연결용접부가 상기 적층철심의 주방향 양단부의 내주면 및 외주면에 상기 내주측 및 외주측 철심연결용접부에 근접하여 상기 축방향으로 연장하도록 형성되고, 또한 적층된 상기 자성박판을 접합일체화하는 제 2 외주측 자성박판 연결용접부가 상기 적층철심의 외주면에 축방향으로 연장하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전전기의 고정자.
3. 자성재료로 된 대상체로부터 투스가 소정갭을 가지고 복수형성된 소정길이의 자성박판을 제작하는 공정과, 상기 투스를 서로 중첩하도록 소정매수의 상기 자성박판을 적층하여 직방체의 적층체를 제작하는 공정과, 상기 적층체의 반투스측의 소정위치를 그 외주면의 폭방향 전역에 걸치도록 용접하여 제 2 외주측 자성박판 연결용접부를 형성하는 공정과, 상기 적층체의 외주면의 길이방향의 양단부근방을 그 적층체의 외주면의 폭방향 전역에 걸치도록 용접하여 제 1 외주측 자성박판 연결용접부를 형성하는 공정과, 상기 적층체의 내주면의 길이방향의 양단부근방을 그적층체의 내주면의 폭방향 전역에 걸치도록 용접하여 제 1 내주측 자성박판 연결용접부를 형성하는 공정과, 상기 제 1 및 제 2 외주측 자성박판 연결용접부 및 상기 제 1 내주측 자성박판 연결용접부가 형성된 상기 적층층을 구부려 적층철심을 제작하는 공정과, 최소한 1개의 상기 적층철심을 접합하여 그 접합부의 외주면 및 내주면을 그 적층철심의 축방향 전역에 걸치도록 용접하여 상기 적층철심을 원통상으로 일체화하는 공정과를 구비한 것을 특징으로 하는 회전전기의 고정자철심의 제조방법.